本發(fā)明涉及一種電機，具體是一種軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，屬于電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

雙凸極電機是20世紀(jì)50年代被提出的一種新型結(jié)構(gòu)的電機，進入90年代后得到人們的廣泛關(guān)注和深入研究，其具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、制造方便、工作可靠、易于維護的優(yōu)點，在風(fēng)力發(fā)電場合具有很好的應(yīng)用前景。

雙凸極電機屬于變磁阻電機，變磁阻電機包含單邊凸極和雙邊凸極兩種，為了獲得最大的磁阻最大值與最小值比值，以及更好的機電能量轉(zhuǎn)換特性，雙凸極電機受到了研究人員更多的親睞。典型的變磁阻電機利用磁阻的不等，磁通總向磁阻小的路線集中，作為電動機工作時，通電的定子繞組以磁力吸引鐵磁性的轉(zhuǎn)子，使磁力產(chǎn)生切向分力，即產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩。定子的通電順序根據(jù)位置傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子位置所對應(yīng)的最有利于對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生向前轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩的那一相定子通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度后由下一個最有利于轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的一相通電?？刂葡到y(tǒng)不斷改變定子繞組的通電相序，使轉(zhuǎn)子向一個方向持續(xù)轉(zhuǎn)動。

變磁阻電機包含了開關(guān)磁阻電機、步進電機和雙凸極電機，而雙凸極電機又包括了永磁雙凸極電機、電勵磁雙凸極電機、磁通反向雙凸極電機和磁通切換雙凸極電機。開關(guān)磁阻電機(SRM)不同于步進電機，它是一種有位置反饋的自同步電機，其轉(zhuǎn)速由電機的驅(qū)動力矩和負載的阻力矩共同決定的。步進電機是開環(huán)工作的，其轉(zhuǎn)速由脈沖頻率決定。開關(guān)磁阻電機有簡單的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓制成，轉(zhuǎn)子上沒有線圈與磁鋼，適合在高溫以及高轉(zhuǎn)速下工作，得到了航空電氣領(lǐng)域的傾力研究，但開關(guān)磁阻電機始終和功率變換器配合工作，使得其發(fā)電工作變得復(fù)雜且不夠可靠。

為避免開關(guān)磁阻電機的弊端在工作時導(dǎo)致潛在故障，科研人員將永磁體安裝在開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)中，形成了雙凸極永磁電機(DSPM)。當(dāng)定轉(zhuǎn)子極弧長度滿足一定關(guān)系時，雙凸極電機的總氣隙磁導(dǎo)為恒定值，此時永磁體工作點將不隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而改變，因此雙凸極電機在靜止時沒有定位力矩，雙凸極電機繞組上的交鏈磁通只與磁導(dǎo)成正比。雙凸極電機的定子內(nèi)安置有高矯頑力，低磁導(dǎo)率的永磁體，因此雙凸極電機磁路的磁阻大，繞組電感較小，令電流換相能夠快速完成。此外，雙凸極電機作為工作時，電樞反應(yīng)產(chǎn)生的磁鏈和磁動勢遠遠小于永磁體產(chǎn)生的磁鏈和磁動勢，因此合成磁鏈主要由永磁體決定。開關(guān)磁阻電機的電樞反應(yīng)完全由電樞電流決定，其繞組電流遠大于雙凸極永磁電機，故雙凸極永磁電機工作時產(chǎn)生更少的熱量和噪音。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對背景技術(shù)中提及的現(xiàn)有電機系統(tǒng)存在的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、自身能耗大的缺點。

本發(fā)明的目的是提出一種具有高效率、高功率密度且結(jié)構(gòu)簡單、新穎的軸向磁通兩相雙凸極永磁電機。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，包括定子套筒、定子圓盤A、定子凸極A、電樞繞組A、永磁環(huán)、電樞繞組B、定子凸極B、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和定子圓盤B；

永磁環(huán)的充磁方向為軸向充磁，永磁環(huán)嵌于定子套筒內(nèi)，永磁環(huán)位于定子套筒軸向長度的中間位置處且將定子套筒分割為上定子套筒和下定子套筒；

定子圓盤A和定子圓盤B分別設(shè)置在定子套筒的兩個端部且位于定子套筒的內(nèi)部，定子圓盤A、定子圓盤B和定子套筒構(gòu)成轉(zhuǎn)子腔；

在定子圓盤A面向轉(zhuǎn)子腔的平面上凸起有四個扇形定子凸極A，四個扇形定子凸極A上均設(shè)置電樞繞組A；

在定子圓盤B面向轉(zhuǎn)子腔的平面上凸起有四個扇形定子凸極B，四個扇形定子凸極B上均設(shè)置電樞繞組B；

四個扇形定子凸極A與四個扇形定子凸極B上下位置均是一一對應(yīng)設(shè)置；

轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在轉(zhuǎn)軸上且位于轉(zhuǎn)子腔內(nèi)；轉(zhuǎn)子鐵芯包括套裝在轉(zhuǎn)軸上且跟隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的環(huán)套，在環(huán)套的外表面上沿徑向方向外凸均勻設(shè)置三個扇形轉(zhuǎn)子凸極；三個扇形轉(zhuǎn)子凸極位于四個扇形定子凸極A與四個扇形定子凸極B之間，三個扇形轉(zhuǎn)子凸極與四個扇形定子凸極A之間留有第一氣隙，三個扇形轉(zhuǎn)子凸極與四個扇形定子凸極B之間留有第二氣隙；

四個扇形定子凸極A、四個扇形定子凸極B以及三個扇形轉(zhuǎn)子凸極的扇形角、大徑和小徑均相同。

本發(fā)明軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，電樞繞組A中相對的兩個繞組構(gòu)成一相，電樞繞組B中相對的兩個繞組構(gòu)成一相，電樞繞組A和電樞繞組B相對的繞組構(gòu)成一相。

本發(fā)明軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，轉(zhuǎn)子鐵芯凸極的數(shù)最少為3個，低于現(xiàn)有的技術(shù)方案，有利于降低鐵損和減輕控制器負擔(dān)。

對本發(fā)明技術(shù)方案的改進，扇形定子凸極A的小徑與定子圓盤A的內(nèi)圓孔半徑相同，扇形定子凸極B與定子圓盤B的內(nèi)圓孔半徑相同。

對本發(fā)明技術(shù)方案的改進，第一氣隙與第二氣隙相等，使得整個電機成上下對稱結(jié)構(gòu)。

有益效果

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

1、本發(fā)明軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，高效率、高功率密度且結(jié)構(gòu)簡單、新穎。

2、本發(fā)明軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，采用永磁體建立勵磁磁場，能降低電機銅耗，提高電機效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2是轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸的安裝位置示意圖。

圖3是定子凸極A的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、定子套筒；2、定子圓盤A；3、定子凸極A；31、扇形定子凸極A；4、電樞繞組A；5、永磁環(huán)；6、電樞繞組B；7、定子凸極B；8、轉(zhuǎn)軸；9、轉(zhuǎn)子鐵芯；91、環(huán)套；92、扇形轉(zhuǎn)子凸極；10、定子圓盤B。

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖1-圖3和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明的軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，包括定子套筒1、定子圓盤A2、定子凸極A3、電樞繞組A4、永磁環(huán)5、電樞繞組B6、定子凸極B7、轉(zhuǎn)軸8、轉(zhuǎn)子鐵芯9和定子圓盤B10。

定子凸極A3由四個扇形定子凸極A31構(gòu)成(參見附圖3所示)，定子凸極B7由四個扇形定子凸極B構(gòu)成。

永磁環(huán)5的充磁方向為軸向充磁，永磁環(huán)5嵌于定子套筒1內(nèi)，永磁環(huán)位于定子套筒軸向長度的中間位置處且將定子套筒分割為上定子套筒和下定子套筒。

定子圓盤A2和定子圓盤B10分別設(shè)置在定子套筒的兩個端部且位于定子套筒的內(nèi)部，定子圓盤A2、定子圓盤B10和定子套筒1構(gòu)成轉(zhuǎn)子腔。

在定子圓盤A2面向轉(zhuǎn)子腔的平面上凸起有四個扇形定子凸極A，四個扇形定子凸極A上均設(shè)置電樞繞組A4；在定子圓盤B10面向轉(zhuǎn)子腔的平面上凸起有四個扇形定子凸極B，四個扇形定子凸極B上均設(shè)置電樞繞組B6。

四個扇形定子凸極A與四個扇形定子凸極B上下位置均是一一對應(yīng)設(shè)置。

轉(zhuǎn)子鐵芯9安裝在轉(zhuǎn)軸8上且位于轉(zhuǎn)子腔內(nèi)；轉(zhuǎn)子鐵芯包括套裝在轉(zhuǎn)軸上且跟隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的環(huán)套91，在環(huán)套的外表面上沿徑向方向外凸均勻設(shè)置三個扇形轉(zhuǎn)子凸極92；三個扇形轉(zhuǎn)子凸極位于四個扇形定子凸極A與四個扇形定子凸極B之間，三個扇形轉(zhuǎn)子凸極與四個扇形定子凸極A之間留有第一氣隙，三個扇形轉(zhuǎn)子凸極與四個扇形定子凸極B之間留有第二氣隙；參見附圖2所示。

四個扇形定子凸極A、四個扇形定子凸極B以及三個扇形轉(zhuǎn)子凸極的扇形角、大徑和小徑均相同。

本軸向磁通兩相雙凸極永磁電機，軸向充磁的永磁環(huán)5嵌于定子套筒1的中間位置，為電機提供勵磁磁場；電樞繞組A4、電樞繞組B6分別繞于定子凸極A3、定子凸極B7上，電機做發(fā)電運行時接用電負荷，電機做電動運行時接電源。

電樞繞組A4中相對的兩個繞組構(gòu)成一相，電樞繞組B6中相對的兩個繞組構(gòu)成一相，電樞繞組A4和電樞繞組B6上下相對的繞組構(gòu)成一相，整個電機共計兩相繞組。

本實施例的工作原理：

本發(fā)明做為發(fā)電機運行時，原動機帶動轉(zhuǎn)軸8及轉(zhuǎn)子鐵芯9旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子鐵芯9上轉(zhuǎn)子鐵芯凸極的存在，轉(zhuǎn)子鐵芯9旋轉(zhuǎn)時會導(dǎo)致電機電樞繞組A4、電樞繞組B6的磁通大小發(fā)生變化，從而在電機電樞繞組A4、電樞繞組B6中感應(yīng)出電動勢，感應(yīng)電動勢的大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)。

本發(fā)明做為電動機運行時，根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯9所處位置，在由電樞繞組A4、電樞繞組B6構(gòu)成的兩相繞組中通入正向或反向的電流，即可產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，兩相電流的相位相差90°。

本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相通或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。

凡本發(fā)明說明書中未作特別說明的均為現(xiàn)有技術(shù)或者通過現(xiàn)有的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。